第二章 化学反应速率与化学平衡 同步习题 高中化学人教版（2019）选择性必修1

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第二章 化学反应速率与化学平衡 同步习题 一、单选题1．恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解反应：，测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化，如下表所示，下列说法不正确的是A．实验①，0~20min，B．实验②，60min时可能处于平衡状态，C．相同条件下，增加氨气的浓度，反应速率增大D．相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大2．高温下，某反应达到平衡，平衡常数K=。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是A．该反应的焓变为正值B．恒温下，增大压强，H2浓度一定减小C．升高温度，逆反应速率减小D．该反应的化学方程式为CO+H2OCO2+H23．下列事实能用勒夏特列原理来解释的是A．实验室采用排饱和食盐水的方法收集氯气Cl2+H2OH++Cl-+HClOB．工业上合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H Y >X(2) 1600 a>0.01【分析】（1）由图可知，XYZ两者的温度相同，则K值相同；比较WX可知，NO、CO的起始物质的量比相同时，W的二氧化碳含量更高，则K值更大，故W、Y、Z三点的平衡常数的大小关系为： W>Y=Z；X、Y、Z三点中NO、CO的起始物质的量比逐渐变大，增加一氧化氮含量利于提高一氧化碳的转化率，故CO的转化率由大到小的顺序是Z> Y >X。（2）T1℃时，在1L密闭容器中，0.1molCO和0.1molNO，达到Y点时，测得NO的浓度为0.02mol/L则此温度下平衡常数K=。若此温度下，某时刻测得CO、NO、N2、CO2的浓度分别为0.01mol/L、amol/L、0.01mol/L、0.04mol/L，要使反应向正方向进行，则Q0.01。24．(1)2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2++8H2O+10CO2↑(2) 9.0 6.0(3)浓度【详解】（1）KMnO4溶液与H2C2O4发生氧化还原反应，变为Mn2+，而H2C2O4被氧化变为CO2，离子方程式为；（2）该实验1、2、3做对比探究H2C2O4的浓度和温度对反应速率的影响，保证溶液的体积一致控制单一变量。实验1中溶液总体积为12.0+2.0+3.0+3.0=20.0mL，则V1=20.0-3.0-2.0-6.0=9.0mL、V2=20.0-3.0-2.0-9.0=6.0mL；（3）对比1、2温度相同而加入的H2C2O4量不同，1、2探究的是反应物浓度对反应速率的影响。25．(1) FeO 、Fe 80%(2) 0.033 mol·L-1·min-1 5∶7或0.714 T3＞T2＞T1 该反应为放热反应，相同压强下，温度升高，CO平衡转化率降低 ＞【详解】（1）根据当1000℃时为FeO，在2000℃时为Fe来分析，可知当温度为1600℃时所得固体主要为FeO、Fe。设混合物中FeO的物质的量为x mol，Fe的物质的量为y mol，则有：，所以x:y=1:4，故剩余的FeO和被还原为铁的FeO的物质的量之比为1:4，则可知被还原的FeO的百分比为；（2）①在恒温恒容时，气体的物质的量的比等于气体的体积比。在反应开始时n(CO)=1 mol，n(H2)=3 mol，假设前10 min反应的CO物质的量为x mol，则同时消耗3x mol H2，反应产生x mol CH4、x mol H2O，此时气体总物质的量为n(总)=(1-x) mol+(3-3x)mol+x mol+x mol=(4-2x) mol，此时CO的体积分数是0.20，则，解得x=，故前10 min内，CO的平均反应速率υ(CO)=；②假设反应达到平衡时反应产生CO的物质的量为a mol，则根据物质反应转化关系可知平衡时n(CO)=(1-a) mol，n(H2)=(3-3a) mol，n(CH4)=a mol，n(H2O)=a mol，此时气体总物质的量为n(总)=(1-a) mol+(3-3a)mol+a mol+a mol=(4-2a) mol，由于平衡时CO的体积分数为，解得a=，n(总)=(4-2a) mol=(4-2×) mol=，，在同温同压下气体的压强之比等于气体的物质的量的比，则达到平衡时，体系的总压强p与初始压强之比p0，p∶p0=5:7；③反应CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)　△H＜0，该反应的正反应是放热反应，在压强不变时，温度升高，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，使CO的平衡转化率降低，根据图象可知，温度T3＞T2＞T1；④该反应的正反应是气体体积减小的反应，在45 min时，保持容器的温度和体积不变，再加入1 mol CO和3 mol H2，相当于又在1个体积是1 L容器中加入1 mol CO和3 mol H2，，平衡状态与原平衡相同，然后将容器的容积压缩至1 L，即增大了体系的压强，增大体系的压强，化学平衡正向移动，因此当反应再次达到平衡时，CO的平衡转化率会增大，故CO的平衡转化率大于30 min时CO的平衡转化率。26． NO2 cdba【分析】由图可知10-25min平衡状态时，X表示的生成物的浓度变化量为（0.6-0.2）mol/L=0.4mol/L，Y表示的反应物的浓度变化量为（0.6-0.4）mol/L=0.2mol/L，X表示的生成物的浓度变化量是Y表示的反应物的浓度变化量的2倍，所以X表示NO2浓度随时间的变化曲线，Y表示N2O4浓度随时间的变化曲线，以此解答。【详解】(1)25min时，c(NO2)瞬间增大，N2O4的浓度瞬间不变，则25min时，增加了NO2，故答案为：NO2；(2)从a到b，c(NO2)增大，c点和d点分别是增大c(NO2)后未达到平衡的点和平衡时的点，所以c点c(NO2)大于d点，二氧化氮浓度越大颜色越深，故颜色由深到浅的顺序是cdba，故答案为：cdba。27． -1 ac【详解】将实验1、3中数据分别代入合成氨的速率方程v=kcα(N2)•cβ(H2)•cγ(NH3)可得：①q=kmα•nβ•pγ，③10q=kmα•nβ•(0.1p)γ，可得γ=-1。a．合成氨过程中，不断分离出氨，即降低体系中c(NH3)，生成物浓度下降，平衡向正反应方向移动，a正确；b．反应主产物即氨不能使催化剂中毒，b错误；c．根据速率方程可知，反应速率与c-1(NH3)成正比，减小c(NH3)，反应速率加快，c正确；故选ac。28． 可逆 减小 < < 能 降低 增大 1：3【解析】略29． ②④ 0.16mol·L-1·min-1 放 ＞ 使用了催化剂 【详解】(1)对于可逆反应，化学平衡常数等于生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与反应物浓度的化学计量数次幂的乘积之商，则反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的化学平衡常数的表达式K=； ①因为C呈固态，所以增加C的物质的量，对反应速率不产生影响；②升高反应温度，分子碰撞的次数增多，反应速率加快；③随时吸收CO、H2转化为CH3OH，相当于减小生成物浓度，减慢反应速率；④密闭定容容器中充入CO(g)，增大反应物浓度，加快反应速率；综合以上分析，②④使反应速率加快，故选②④。答案为：；②④；(2)实验1：650℃时，由表中数据，可建立如下三段式：实验2：900℃时，由表中数据，可建立如下三段式：①实验1中以v(CO2)表示的化学反应速率为=0.16mol·L-1·min-1。②K1==，K2==，温度升高，K值减小，则表明平衡逆向移动，所以该反应的正反应为放热反应。③向实验1的平衡体系中再充入CO、H2O、CO2、H2各2mol，此时浓度商Q==1.23＜，平衡正向移动，则化学反应速率：v(正)＞v(逆)。答案为：0.16mol·L-1·min-1；放；＞；(3)①由图中可以看出，t8时逆反应速率突然增大，但增大后不再发生改变，则表明平衡不发生移动，由此得出t8时改变的条件可能是使用了催化剂。②若t4时降压，降压的瞬间v(逆)减小，之后平衡逆向移动，v(逆)继续减小，t5时达到平衡；t6时增大反应物的浓度，在增大浓度的瞬间v(逆)不变，之后平衡正向移动，v(逆)增大，直至平衡，则t4～t6时逆反应速率与时间的关系曲线为。答案为：使用了催化剂；。30． 0.9 bd 0.04 mol·L－1·min－1 0.8 mol NO2 小于 假设平衡时二氧化氮的浓度为0.8 mol·L－1，则此时Qc＝1.28>K＝0.9，平衡要逆向移动，使二氧化氮的浓度降低，所以平衡时二氧化氮的浓度小于0.8 mol·L－1【详解】（1）由图可知，在前10min内，两种物质的变化量分别为0.2mol/L和0.4mol/L，所以，在平衡状态下，N2O4和NO2的物质的量浓度分别为0.4mol/L和0.6mol/L，该温度下，该反应的平衡常数为。（2）a、b、c、d四个点中，b、d点对应的各组分的物质的量浓度保持不变，所以，表示化学反应处于平衡状态的是b、d点。从起点开始首次达到平衡时，用时10min，的物质的量浓度的变化量是0.4 mol·L－1，所以以NO2表示的反应速率为0.04 mol·L－1·min－1。（3）从25 min 后两种物质的变化趋势及变化量进行分析可知，25 min时，NO2的浓度由0.6mol/L增加到1.0mol/L，增加了0.4 mol·L－1，所以加入了0.8 mol NO2，使平衡发生了移动。（4）d点对应NO2的物质的量浓度小于0.8 mol·L－1，理由是：假设平衡时二氧化氮的浓度为0.8 mol·L－1，则此时四氧化二氮的浓度为0.5 mol·L－1，Qc＝1.28>K＝0.9，平衡要逆向移动，使二氧化氮的浓度降低，所以平衡时二氧化氮的浓度小于0.8 mol·L－1。点睛：本题考查了有关化学反应速率和化学平衡的计算和判断，难度中等。解题的关键是根据变化量之比等于化学计量数之比判断两条件曲线分别代表的物质是什么，以及增大一种物质的浓度时，另一种物质在改变条件的时刻保持不变这个特点，即增大一种物质的浓度后，一条曲线发生突变，另一条曲线发生渐变。能根据浓度商与平衡常数的相对大小判断反应进行的方向。